羅小飛

[摘要]結(jié)合典型的科學(xué)教學(xué)案例，從模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新四個(gè)方面探討如何發(fā)展學(xué)生的“科學(xué)思維與創(chuàng)新”素養(yǎng)，從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)思維與創(chuàng)新;核心素養(yǎng);模型建構(gòu);科學(xué)推理;科學(xué)論證;質(zhì)疑創(chuàng)新

[中圖分類號(hào)]G633.98? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A? [文章編號(hào)]1674-6058（2020）02-0083-03

列夫·托爾斯泰曾經(jīng)說(shuō)過(guò)知識(shí)，只有當(dāng)它靠積極的思維得來(lái)，而不是憑記憶得來(lái)的時(shí)候，才是真正的知識(shí)?！币虼耍覀儾粌H要在思想上重視“科學(xué)思維與創(chuàng)新”，還要在實(shí)際行動(dòng)中對(duì)“科學(xué)思維與創(chuàng)新”加以培養(yǎng)?！翱茖W(xué)思維與創(chuàng)新”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新四個(gè)方面。下面筆者結(jié)合具體教學(xué)案例來(lái)談?wù)勅绾卧诳茖W(xué)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的“科學(xué)思維與創(chuàng)新”素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

一、模型建構(gòu)

模型建構(gòu)作為一種認(rèn)知手段和思維方式，是學(xué)生根據(jù)研究的問(wèn)題和情境，在對(duì)客觀事物抽象和概括的基礎(chǔ)上構(gòu)建易于研究的、能反映事物本質(zhì)特征和共同屬性的理想模型、理想過(guò)程、理想實(shí)驗(yàn)和科學(xué)概念的過(guò)程。模型建構(gòu)有助于幫助學(xué)生抓住事物的關(guān)鍵要素，加深學(xué)生對(duì)概念、過(guò)程和系統(tǒng)的理解，促進(jìn)學(xué)生形成系統(tǒng)思維。

【典型案例1】月球與月相（第2課時(shí)）

本節(jié)課的授課對(duì)象是七年級(jí)學(xué)生，教學(xué)難度較大。在知識(shí)層面上，學(xué)生在小學(xué)六年級(jí)下冊(cè)已學(xué)過(guò)月相變化，也了解了月球自身是不會(huì)發(fā)光的，我們所看到的月光是月球反射的太陽(yáng)光，知道月球繞地球逆時(shí)針運(yùn)行，等等。但是，對(duì)于深層次的內(nèi)容，如月相的成因及變化規(guī)律，學(xué)生還沒(méi)能有效掌握，也無(wú)法做出具體的解釋。在能力層面上，學(xué)生初步具備了小組合作學(xué)習(xí)的能力、解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的能力及一定的讀圖能力，但他們正處于從形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)化的過(guò)渡期，空間想象能力較弱。在這樣的情況下，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型建構(gòu)，有助于學(xué)生抓住月相的成因及變化規(guī)律的本質(zhì)。

片段欣賞一：月相的成因

在月相成因的實(shí)驗(yàn)中，用平行光源當(dāng)作太陽(yáng)光去照射白球（模擬月球），看看能照亮白球的多少面積（如圖1）;然后請(qǐng)學(xué)生坐在各自的座位上不要?jiǎng)?，?huà)出自己所觀察到的白球形狀，特別提醒學(xué)生用留白表示被平行光源（模擬太陽(yáng)光）照亮的部分，用打斜線表示未被照亮的部分，最后讓學(xué)生展示各自的作品。

月球繞著地球轉(zhuǎn)，地球又繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，三者位置不斷在變化，所以才使得地球上的人看月球的角度不同，看到的月相也在不斷地變化。通過(guò)立體模型的展示（如圖2），讓學(xué)生比較直觀地感受太陽(yáng)、地球和月球三者位置的動(dòng)態(tài)變化。

片段欣賞二：月相的變化規(guī)律教師首先自制月相變化模型;接著再讓部分學(xué)生將其戴在頭上（如圖3），身臨其境地感受月相的變化規(guī)律;然后讓每位學(xué)生都將自己當(dāng)作地球上的觀察者，用自己的一只手，在同一個(gè)平面內(nèi)平舉半邊染黑的球來(lái)進(jìn)行觀察（如圖4）;最后讓學(xué)生結(jié)合模型畫(huà)出對(duì)應(yīng)位置的月相。這樣，學(xué)生有效掌握了月相的變化規(guī)律，收到非常好的教學(xué)效果。模型建構(gòu)，為學(xué)生認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)提供了有效手段和思維方式。

二、科學(xué)推理

科學(xué)教育研究和實(shí)踐中所提出的科學(xué)推理，不僅包括邏輯上的歸納推理、演繹推理和類比推理，還包括分析與綜合、抽象與概括、比較與分類等思維方法，以及組合推理、概率推理、相關(guān)推理、因果推理等推理形式。

【典型案例2】化學(xué)推斷專題復(fù)習(xí)初中化學(xué)內(nèi)容包括物質(zhì)的性質(zhì)、基本反應(yīng)類型、物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化等，涵蓋內(nèi)容多，相互之間的聯(lián)系錯(cuò)綜復(fù)雜，學(xué)生對(duì)相應(yīng)的知識(shí)內(nèi)容能做到系統(tǒng)性學(xué)習(xí)已經(jīng)很不容易了?；瘜W(xué)推斷對(duì)于學(xué)生而言難度很大，再加上學(xué)生的科學(xué)推理能力不強(qiáng)，開(kāi)展化學(xué)推斷專題的復(fù)習(xí)教學(xué)教師定要下一番苦功。教師在兼顧趣味性的基礎(chǔ)上，要特別注重學(xué)生歸納推理、演繹推理、類比推理、分析與綜合、組合推理等科學(xué)推理能力的培養(yǎng)。

教師可先讓學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)化學(xué)知識(shí)的儲(chǔ)備，然后將化學(xué)推斷專題分成描述型、框圖型、表格型、連線型四類。通過(guò)生動(dòng)剖析推斷過(guò)程，及時(shí)提煉推斷秘訣，讓學(xué)生有效掌握相關(guān)的科學(xué)推理思維及方法。

片段欣賞一：“描述型”推斷題演繹

【例1】某白色粉末加水溶解，得無(wú)色透明溶液;向所得溶液中加入AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再加入足量稀HNO₃，沉淀部分溶解，白色粉末可能是由Na2CO₃、NaNO₃、NaCl、BaCl₂、CuSO₄、CaCO₃中的一種或幾種混合而成。則白色粉末一定含______，一定不含______，可能含______。

片段欣賞二：“表格型”推斷題演繹

【例2】A、B、C、D分別是鹽酸、碳酸鈉、硝酸銀、氯化鈣四種溶液中的一種，將它們兩兩混合后，觀察到的現(xiàn)象如圖7所示，請(qǐng)回答：

（1）A、B、C溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式是?______，______，______。

（2）C和D反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____。

（1）A、B、C溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式

（2）C和D反應(yīng)的化學(xué)方程式為

綜上，在各種類型的化學(xué)推斷題中，學(xué)生可以靈活選擇順推法、逆推法、組合法、篩選法等方法進(jìn)行科學(xué)推理，進(jìn)而切實(shí)提升自身的科學(xué)推理能力。

三、質(zhì)疑創(chuàng)新

質(zhì)疑創(chuàng)新的核心是科學(xué)創(chuàng)造力?？茖W(xué)創(chuàng)造力是在科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)、科學(xué)問(wèn)題解決和科學(xué)創(chuàng)造活動(dòng)中，根據(jù)一定的目的，運(yùn)用一切已知信息，在新穎、獨(dú)特且有價(jià)值的（或恰當(dāng)?shù)模┠撤N產(chǎn)品的產(chǎn)生過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的智能品質(zhì)或能力。

【典型案例3】水在植物體中的代謝（第1課時(shí)）

對(duì)于植物吸水和失水的實(shí)驗(yàn)，教材只是將蘿卜條放人清水和鹽水后，比較蘿卜條質(zhì)量和形狀的變化。實(shí)驗(yàn)較單一，趣味性不強(qiáng)，開(kāi)放性不夠。對(duì)此，教師可鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性都會(huì)被激發(fā)和調(diào)動(dòng)起來(lái)，還可以有效培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力和創(chuàng)新能力，可謂一舉兩得。

蘿卜條放人清水和鹽水后的變化（如圖10）：

秋葵放入清水和鹽水后的變化（如圖11）：

茄子放入清水和鹽水后的變化（如圖12）：

土豆放入清水和鹽水后的變化（如圖13）：

將植物放人清水后，定性觀察發(fā)現(xiàn)：植物顏色變淺，表面變光滑，氣味變淡，硬度變大，形狀堅(jiān)挺;定量觀察發(fā)現(xiàn)：植物長(zhǎng)度變長(zhǎng)，橫截面積、體積和質(zhì)量均變大。而將植物放入鹽水后，定性觀察發(fā)現(xiàn)：植物顏色變深，表面變粗糙，氣味變濃，硬度變小，形狀皺縮;定量觀察發(fā)現(xiàn)：植物長(zhǎng)度變短，橫截面積、體積和質(zhì)量均變小。

結(jié)論：植物放人清水中會(huì)吸水，放人鹽水中會(huì)失水。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生根據(jù)自己組的“奇思妙想”分組實(shí)驗(yàn)，小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在交流過(guò)程中，學(xué)生充分展現(xiàn)了語(yǔ)言表達(dá)能力和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新思維。

四、科學(xué)論證

科學(xué)論證是個(gè)人引用數(shù)據(jù)或資料來(lái)支持自己或反駁他人論點(diǎn)的過(guò)程?？茖W(xué)論證能力是以科學(xué)知識(shí)為中介，積極面對(duì)問(wèn)題，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行解釋說(shuō)明，提出自己的論點(diǎn)，反思自己和他人論點(diǎn)的不足并提出反論點(diǎn)，同時(shí)能反駁他人的質(zhì)疑和批判的高階思維能力。

【典型案例4】艷麗多姿的生物（第4課時(shí)）

通過(guò)前面3個(gè)課時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道地球上艷麗多姿的生物是和它們生活的環(huán)境相適應(yīng)的。教師可順勢(shì)追問(wèn)：“生物和環(huán)境之間，還有其他的關(guān)系嗎？”學(xué)生有的說(shuō)生物影響環(huán)境，有的說(shuō)環(huán)境影響生物。到底誰(shuí)對(duì)呢？請(qǐng)學(xué)生討論，然后展開(kāi)辯論。通過(guò)辯論，學(xué)生提出了各自的觀點(diǎn)，具體如下：

通過(guò)這樣的“辯論賽”，學(xué)生的科學(xué)論證思維得到了很好的鍛煉，學(xué)生學(xué)會(huì)聯(lián)系生活實(shí)際找尋典型案例論證自己的觀點(diǎn)，并及時(shí)反駁其他同學(xué)的觀點(diǎn)。

上述幾個(gè)教學(xué)案例是筆者在平時(shí)的教學(xué)中付諸實(shí)踐，且收到比較好的效果的教學(xué)課例。大家也可以舉一反三，讓“科學(xué)思維與創(chuàng)新”經(jīng)常運(yùn)用到常規(guī)的教學(xué)中去，為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)服務(wù)。

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